毕业设计(论文)数控车床加工工艺设计.doc
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1、南 京 工 程 学 院毕 业 实践报告毕业设计题目 数控车床加工工艺设计 学 院 继续教育学院 专业班级 ZH控1371 姓 名 学 号 指导教师 2015年 10月 10日摘 要:数控车削加工设计以机械制造中的工艺基本理论为基础,结合数控机床高精度、高效率和高柔性等特点综合多方面的知识,解决数控加工中的工艺问题。对零件进行编程加工之前,工艺分析具有非常重要的作用。在比较数控车床加工工艺与传统加工工艺的基础上,对数控车床加工工艺中的关键问题进行了深入分析,总结了数控车床的工艺设计方法。通过实例,证明了正确地进行数控车床加工工艺分析与设计有助于提高零件加工质量和生产效率。本文通过对零件图样分析、
2、工艺路线的拟订、切削用量的选择等几方面进行了介绍。关键词:数控加工 工艺分析 图样分析 工艺路线目 录1 绪论52 数控加工概述62.1数控加工原理62.2数控加工的特点62.3 加工方法的选择与加工方案的确定72.4 零件的安装与夹具的选择72.5 刀具的选择与切削用量的确定82.6对刀点和换刀点的确定83 数控车床加工实例93.1 零件图样分析93.2 工艺措施93.3 确定定位基准和装夹方式93.4 加工路线及进给路线103.5 刀具选择123.6工艺卡片123.7 切削用量选择134 数控加工程序的编制134.1 数控程序编制的基本方法:134.2 数控程序编制的方法:134.3车床的
3、工艺装备:134.4 控车床刀具的选刀过程:144.5程序校验165.结束语16参考文献17致 谢181 绪论制造业是我国国民经济的支柱产业,其增加值约占我国国内生产总值的40%以上,而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成部分。21世纪是科学技术突飞猛进、不断取得新突破的世纪,它是数控技术全面发展的时代。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平,随着现代化科学技术的迅速发展,制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行,可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成
4、形表面、螺纹和端面等工序的切削加工,并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序,提高加工精度和生产效率,特别适合于复杂形状回转类零件的加工。数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处,但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工对刀前,要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序,这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。合格的程序员首先是一个合格的工艺人员,否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程,以及正确、合理地编制零件的加工程序。本文主要讨论的就是作为制造业的组成部分数控车床。
5、主要内容有关于数控车床的数控加工原理、加工工艺分析、刀具的选用、数控车加工操作流程。2 数控加工概述2.1数控加工原理 当我们使用机床加工零件时,通常都需要对机床的各种动作进行控制,一是控制动作的先后次序,二是控制机床各运动部件的位移量。采用普通机床加工时,这种开车、停车、走刀、换向、主轴变速和开关切削液等操作都是由人工直接控制的。采用自动机床和仿形机床加工时,上述操作和运动参数则是通过设计好的凸轮、靠模和挡块等装置以模拟量的形式来控制的,它们虽能加工比较复杂的零件,且有一定的灵活性和通用性,但是零件的加工精度受凸轮、靠模制造精度的影响,而且工序准备时间也很长。采用数控机床加工零件时,只需要将
6、零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式,编成程序代码输入到机床控制系统中,再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号,从而控制机床各部件协调动作,自动地加工出零件来。当更换加工对象时,只需要重新编写程序代码,输入给机床,即可由数控装置代替人的大脑和双手的大部分功能,控制加工的全过程,制造出任意复杂的零件。数控加工的原理如图1-1所示。 图1-1 数控加工原理框图2.2数控加工的特点总的来说,数控加工有如下特点:(1) 自动化程度高,具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外,其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。若配合自动装卸手段,则是无人控制工厂的基本组成环节。数控加工减轻了操作者的
7、劳动强度,改善了劳动条件;省去了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助操作,有效地提高了生产效率。(2) 对加工对象的适应性强。改变加工对象时,除了更换刀具和解决毛坯装夹方式外,只需重新编程即可,不需要作其他任何复杂的调整,从而缩短了生产准备周期。(3) 加工精度高,质量稳定。加工尺寸精度在0.0050.01 mm之间,不受零件复杂程度的影响。由于大部分操作都由机器自动完成,因而消除了人为误差,提高了批量零件尺寸的一致性,同时精密控制的机床上还采用了位置检测装置,更加提高了数控加工的精度。(4) 易于建立与计算机间的通信联络,容易实现群控。由于机床采用数字信息控制,易于与计算机辅助设计系统连接
8、,形成CAD/CAM一体化系统,并且可以建立各机床间的联系,容易实现群控。(5) 在可靠性方面,国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上,伺服系统加工方法的选择的MTBF值达到30000h以上,表现出非常高的可靠性。2.3 加工方法的选择与加工方案的确定加工方法的选择原则是:同时保证加工精度和表面粗糙度的要求。此外,应考虑生产率和经济性的要求,以及现有生产设备等实际情况。(二)确定加工方案的原则零件上精度要求较高的表面加工,常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对于这些表面,要根据质量要求、机床情况和毛坯条件来确定最终的加工方案。确定加工方案时,首先应该根据主要表面的精度和表面粗糙
9、度的要求,初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。此时要考虑到数控机床使用的合理性和经济性,并充分发挥数控机床的功能。原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精加工。2.4 零件的安装与夹具的选择在数控车床上,可以用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘和两顶尖等多种夹具安装车削。一般装夹棒料工件时,应使三爪自定心卡盘夹紧工件。为保证夹持力度,要有一定的夹持长度。但在装夹非回转表面,或偏心工件时,经常使用四爪单动卡盘和两顶尖等方式进行装夹。2.5 刀具的选择与切削用量的确定(1)刀具的选择数控加工的刀具材料,要求采用新型优质材料,一般原则是尽可能选用硬质合金;精密加工时,还可选择性能更好更耐
10、磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具,并应优选刀具参数。(2)切削用量的确定合理选择切削用量的原则是:粗加工时,一般以提高生产率为主,但也应该考虑加工成本。半精加工和精加工时,一般应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率和经济性和加工成本。1)确定切削深度t(mm)。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下,应以最少的进给次数切除待加工余量,最好一次切除待加工余量,以提高生产效率。2)确定切削速度V(m/min)。加大切削速度,也能提高生产效率。但提高生产效率的最有效措施还是应尽可能采用大的切削深度t。3)确定进给速度f(mm/min或mm/r)。进给速度是数控机床切削用量中的重要参数。主要根据零件的加工
11、精度和表面粗糙度要求以及刀具与零件的材料性质来选取。当加工精度和表面粗糙度要求高时,进给速度f应该选择得小些。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能决定,并与数控系统脉冲当量的大小有关。2.6对刀点和换刀点的确定选择对刀点的原则是:(1)选择的对刀点便与数学处理和简化程序编制。(2)对刀点在机床上容易校准。(3)加工过程中便于检查。(4)引起的加工误差小。此零件应选择工件的编程原点为对刀点。3 数控车床加工实例零件图3.1 零件图样分析 (1)材料选45#中碳热扎钢,无热处理及硬度要求的热扎钢 (2)成型表面组成:由圆柱面、圆锥面、球面、圆弧面以及螺纹面组成。各表面精度要求较高以及表面粗糙度要
12、求为Ra1.6,用数控车削均可完成。(3)轴段右侧有两段顺逆圆弧,应选用机械间隙补偿的数控机床去完成。3.2 工艺措施(1)尺寸精度要求及表面粗糙度要求,一般取表面粗糙度为七级精度,使用高等精度数控CJK6140即可保证零件的加工要求,编程时,直接带入具体尺寸。(2)轴段右侧有两段顺逆圆弧,应选用带机械间隙补偿的数控机床去完成。(3)各成型表面连接无复杂程度中等,不须用可转位刀片,用一般车削硬质合金刀即可。(4)选毛坯件:45#碳热扎圆钢,取50x150mm(5)数控加工前先在普床上完成外圆的准备加工,使之为48mm,同时获得工件的回转轴线、再平端面。3.3 确定定位基准和装夹方式(1)定位基
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